第一节：内存管理数据结构.ppt

coremap[] 起始块号 X 长度 Y 起始块号 X’ 长度 Y’ 起始块号 X’’ 长度 Y’’ 起始块号 X’’’ 长度 Y’’’ coremap[]数组有4个元素， coremap[0], coremap[1], coremap[2], coremap[3] 物理内存 内存管理数据结构 2015.3.31星期二（单周） 2015.4.7星期二（双周） 掌握内存管理的数据结构 程序的页表 MMU的APR U区的u.u_uisa[16],u.u_uisd[16] 内存的空白区域 struct map 一、程序的内存组织方法 Static char *class=host;//标题页上的类名 Static char format=‘f’; //打印文件用的格式字符 Static char hdr=1; //是否打印标题 ①已经初始化的数据 Static char *dfname; //数据文件 Static char *fonts[4]; //troff字体名 Static char iflag; //需要的缩进 ②未初始化的数据bss 程序 Static char* lmktemp(char *id,int num,int len){ char *s; if((s=malloc(len)==NULL) fatal2(“out of memory”); (void)snfrintf(s,len,”%s%A%03d%S”,SD,id,num,host); } 程序参数③栈区域 局部变量③栈区域 ④堆 代码 Linux虚拟存储器管理 与进程相关的数据结构（页表，task,mm结构，内核栈） 物理存储器 内核代码和数据 每个进程不同 每个进程相同 用户栈 共享库的存储器映射区域 运行时堆（malloc分配） 未初始化数据.bss 已初始化数据.data 程序文件(.text) 032) 0x0040000(64) brk %esp 内核虚拟存储器 进程虚拟存储器 二、UNIX V6内存管理 (1)页表 内存的分页管理(paging)：把每个程序的地址空间分成大小相等的片，称之为页面或者页(page)；内存的存储空间分成与页大小相同的片，称为页框(page frame),为进程分配存储空间时，以页为单位。 MMU为进程的每一个页面分配一个寄存器，这些寄存器组成一个表，称为页表 页表的硬件实现 有多种方法，用一组专用寄存器存放页表。PDP-11/40使用APR，高速逻辑电路构造，有效进行分页地址的转换。由于对内存的每次访问都要经过页表，因此效率很重要。 Unix v6的页表用APR实现。程序装入问题 CPU调度程序swtch()在装入保存在U区的R0~R7数据时，也装入APR的数据。 APR数据保存在u.u_uisa[16]和u.u_uisd[16]中。 APR页表 PDP-11/40的CPU字长是16位，地址是16位，页面大小8kB，因此APR页表有8个条目，每个程序最多有8个page。 APR有8个快速reg组。 216=64k 页面8k，所以页表有8个条目。 现代OS的页表(一百万个条目)放在内存，将页表基地址存放在PTBR寄存器。使用快表，提高效率。 PDP-11/40的CPU地址和总线物理地址 总线18位，所以内存物理地址218=4*64k=256k。P5 所以内存最多可存放4个完整的进程地址空间。 P23 实际上，一般情况是，执行进程的整个地址空间在内存中，而不在CPU上执行的进程，将它的数据段调出到交换区（交换文件），只有一部分进程映像在内存，可提高内存的利用率。 UNIX V6进程页表的硬件实现 PDP-11/40的APR页表是页面与块两级结构。 页面长度8k,这是CPU字长决定的。 每个页面分成128块，块的长度64B. 块是存储分配的基本单位 PDP-11/46的页表包括8个页面，maxmem表示页表中最多块数。 APR(active page register)寄存器一共有8组，每组APR由1个PAR(page address register)和1个PDR(page description register)寄存器构成，PAR[0]~[7],PDR[0]~[7]。 UNIX V6进程页表的硬件实现 PAR保存各页面在块的起始地址，PDR保存各页当前的块数。每页最多128块，每块64字节。128*64B=8k. APR0 APR1 APR2 APR3 APR4 APR5 APR6 APR7 PAR[0] PAR[1] PAR[2]